JP2002231444A

JP2002231444A - 高分子ｅｌ素子およびその製造方法

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Publication number: JP2002231444A
Application number: JP2001021186A
Authority: JP
Inventors: Takahisa Shimizu; 貴央清水; Mayumi Iguchi; 真由美井口; Norimasa Sekine; 徳政関根; Takao Minato; 孝夫湊
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2002-08-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ＥＬ素子における外部光の反射防止法と、その
圧着を用いた製造方法により素子のコントラストを改善
し、製造上生じる素子の劣化を防ぎ、均一な発光を得、
より強度の高い高分子ＥＬ素子及び製造方法を提供す
る。【解決手段】透明性を有する陽極基板と、金属層を有す
る陰極基板の間に、少なくとも高分子発光層を含む高分
子層が積層された高分子ＥＬ素子の製造方法であって、
透明性を有する陽極基板上へ前記高分子層の一部の層を
順次積層して第一の圧着面を有する第一の基板を製造す
る工程と、陰極基板の金属層を中心線平均粗さ（Ｒａ）
０．０５〜１０μｍ加工し、陰極基板上へ前記高分子層
の残部の層を順次積層して第二の圧着面を有する第二の
基板を製造する工程と、前記第一の基板の第一の圧着面
と前記第二の基板の第二の圧着面とを圧着させる工程に
より製造された高分子ＥＬ素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機薄膜のエレク
トロルミネセンス（以下単にＥＬという）現象を利用し
た高分子ＥＬ素子およびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】高分子ＥＬ素子は、一般的には陽極、高
分子層、陰極とが積層されたものである。また、高分子
層は、高分子発光層の単層構造とすることも、正孔注入
層、正孔輸送層（導電性高分子層を含む）、高分子発光
層、電子注入層、電子輸送層、バッファー層などが積層
された多層構造とすることもできる。この陽極、陰極間
に電流を流すことにより高分子層で発光が生じ、一方の
電極を透明にすることで外部に光を取り出すことができ
る。

【０００３】かかる高分子ＥＬ素子は、面発光の固体表
示素子であり、薄膜化が可能である。これを用いたディ
スプレイは、自己発光型であるため高視野角で、高輝度
を示すという特徴があり、かつ低電圧で駆動しうる。ま
た、応答速度が速いという特徴を持つ。

【０００４】しかしながら、高分子ＥＬ素子を構成する
各層は複数の蒸着釜を連結した真空蒸着装置を必要と
し、順次陽極側から陰極までを積層していかなければな
らず、蒸着時の加熱による材料の劣化のために生じる発
光特性の低下や、蒸着の効率の悪さから生産性が低い、
製造コストが高いなどの問題点があった。

【０００５】そこで、陽極基板と陰極基板を別々に作製
し、圧着により両基板を貼り合わせることにより素子を
製造するという提案がある（特開２０００−７７１９２
号公報参照）。この提案は、圧着を用いることにより第
一基板または第二基板に付着したゴミがあっても、ゴミ
のために生じる塗りむらによるリーク電流を最小限にく
い止めることができるという提案であるが、実際には圧
着を用いてもゴミ近辺のむらが生じてしまう。また、異
質の材料を圧着に用いる場合、均質な貼り合わせが難し
い、さらには、同様な理由から接着強度が弱い、また、
発光層を圧着に用いると膜厚の変化により発光にむらが
生じてしまうなどの問題点があった。

【０００６】また、圧着に際しては、素子を高温にさら
す必要があり、そのために素子の劣化、ダークスポット
の発生、素子寿命の低下などといった問題が生じてい
た。さらに、圧着の際に加えられる圧力で、陰極がはが
れ易いという問題があった。

【０００７】さらに、陰極は金属等で構成されているた
め、光を反射する。特に、外部から進入した太陽光等の
強い光が反射光となりコントラストを低下させ、非常に
見難い画面を生じる原因となっていた。

【０００８】外部光の陰極での反射を抑える手段として
いくつかの提案がなされているが、その方法は、光が取
り出される陽極基板で入射光および反射光を散乱させる
方法が多く、この方法では、得ようとする画像にもにじ
みやぼけを生じてしまう。また、陰極付近に反射防止層
を設けるようなものでは、新たな層を素子に挿入するこ
ととなり、その素子の性能に影響を与えてしまう。その
他の方法においても、反射防止層を新たに形成させるた
め多くの工程を必要とする。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のとお
り、ＥＬ素子における外部光の反射防止法と、その圧着
を用いた製造方法により素子のコントラストを改善し、
製造上生じる素子の劣化を防ぎ、均一な発光を得、より
強度の高い高分子ＥＬ素子及びその製造方法を提供する
ことを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題に
鑑みてなされたのであって、請求項１に記載の発明は、
透明性を有する陽極基板と、金属層を有する陰極基板の
間に、少なくとも高分子発光層を含む高分子層が積層さ
れた高分子ＥＬ素子であって、金属層の表面が中心線平
均粗さ（Ｒａ）が０．０５〜１０μｍ範囲であることを
特徴とする高分子ＥＬ素子である。請求項２に記載の発
明は、透明性を有する陽極基板と、金属層を有する陰極
基板の間に、少なくとも高分子発光層を含む高分子層が
積層された高分子ＥＬ素子の製造方法であって、透明性
を有する陽極基板上へ前記高分子層の一部の層を順次積
層して第一の圧着面を有する第一の基板を製造する工程
と、陰極基板の金属層を中心線平均粗さ（Ｒａ）０．０
５〜１０μｍ加工し、陰極基板上へ前記高分子層の残部
の層を順次積層して第二の圧着面を有する第二の基板を
製造する工程と、前記第一の基板の第一の圧着面と前記
第二の基板の第二の圧着面とを圧着させる工程からなる
ことを特徴とする高分子ＥＬ素子の製造方法である。請
求項３に記載の発明は、第一の圧着面と第二の圧着面と
なる層が、同一材料の層であることを特徴とする請求項
２に記載の高分子ＥＬ素子の製造方法である。請求項４
に記載の発明は、前記圧着面となる層が、高分子層に含
まれる高分子発光層以外の層であることを特徴とする請
求項２〜３に記載の高分子ＥＬ素子の製造方法である。
請求項５に記載の発明は、前記圧着面となる層が、高分
子層に含まれる導電性高分子層であることを特徴とする
請求項２〜４に記載の高分子ＥＬ素子の製造方法であ
る。請求項６に記載の発明は、前記圧着面となる層が、
７０〜１５０℃のガラス転移温度を有する分子量３万以
上の高分子材料の層であることを特徴とする請求項２〜
５に記載の高分子ＥＬ素子の製造方法である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。本発明に係わる透明性を有する陽極基板とは、少
なくとも透明性を有する基板に、透明性を有する透明導
電層を積層したものである。

【００１２】基板としては、ガラス基板やプラスチック
製のフィルムまたはシートを用いることができる。プラ
スチック製のフィルムを用いれば、巻き取りにより高分
子ＥＬ素子の製造が可能となり、安価に素子を提供する
ことができる。プラスチックフィルムとしては、ポリエ
チレンテレフタラート、ポリプロピレン、シクロオレフ
ィンポリマー、ポリアミド、ポリエーテルサルフォン、
ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネートなどを用
いることができる。また、透明導電層を製膜しない側に
セラミック蒸着フィルムやポリ塩化ビニリデン、ポリ塩
化ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合鹸化物などの他
のガスバリア性フィルムを積層したりカラーフィルター
層を印刷により設けても良い。

【００１３】透明導電層としては、インジウムと錫の複
合酸化物（以下ＩＴＯという）を用いることができる、
前記基板上に蒸着またはスパッタリング法、また、ペー
スト状のＩＴＯを印刷などの塗膜法を用いることにより
製膜する事ができる。また、オクチル酸インジウムやア
セトンインジウムなどの前駆体を基材上に塗布後、熱分
解により酸化物を形成する塗布熱分解法などにより形成
する事もできる。あるいは、アルミニウム、金、銀など
の金属が半透明上に蒸着されたものを用いることができ
る。

【００１４】また、透明導電層は、必要に応じてエッチ
ングによりパターニングを行ったり、ＵＶ処理、プラズ
マ処理などにより表面の活性化を行っても良い。また、
エッチングの代わりにニトロセルロース、ポリアミド、
塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合体、アクリル樹脂、ウレタン樹脂などを絶縁層
として印刷してもよい。

【００１５】次に、本発明に用いることのできる高分子
発光層を含む高分子層の構成は、高分子発光層の単層構
成であっても、導電性高分子層（正孔輸送層）、高分子
発光層などからなる多層構造であってもよい。

【００１６】正孔輸送層、正孔注入層を設ける場合は、
銅フタロシアニンやその誘導体、１，１−ビス（４−ジ
−ｐ−トリルアミノフェニル）シクロヘキサン、Ｎ，
Ｎ' −ジフェニル−Ｎ，Ｎ' −ビス（３−メチルフェニ
ル）−１，１' −ビフェニル−４，４' −ジアミン、
Ｎ，Ｎ' −ジ（１−ナフチル）−Ｎ，Ｎ' −ジフェニル
−１，１' −ビフェニル−４，４' −ジアミン等の芳香
族アミン系などの低分子も用いることができるが、正孔
注入層の一つである導電性高分子層としてポリアニリ
ン、ポリチオフェン、ポリビニルカルバゾール、ポリ
（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレ
ンスルホン酸との混合物などが、湿式法による製膜が可
能であり、より好ましい。

【００１７】高分子発光層としては、クマリン系、ペリ
レン系、ピラン系、アンスロン系、ポルフィレン系、キ
ナクリドン系、Ｎ，Ｎ' −ジアルキル置換キナクリドン
系、ナフタルイミド系、Ｎ，Ｎ' −ジアリール置換ピロ
ロピロール系などの蛍光性色素をポリスチレン、ポリメ
チルメタクリレート、ポリビニルカルバゾールなどの高
分子中に溶解させたものや、ポリアリールビニレン系や
ポリフルオレン系などの高分子蛍光体を用いることがで
きる。

【００１８】そして高分子層の形成方法は、構成する材
料をトルエン、キシレン、アセトン、メチルエチルケト
ン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、メタ
ノール、エタノール、イソプロピルアルコール、酢酸エ
チル、酢酸ブチル、水などの単独または混合溶媒に溶解
させ、陽極基板がガラスの場合は、スピンコート、ロー
ルコート、スプレーコート、スロットコート、フレキ
ソ、オフセット、凹版オフセットなどの方法により形成
することができる。また、基板として巻き取りのフィル
ムを用いる場合には、グラビア、グラビアオフセット、
マイクログラビア、フレキソ、ダイコート、ロールコー
トなどの各種コーティング方法により形成することがで
きる。特に、フレキソ、オフセット、凹版オフセット、
グラビアなどのパターニングがコーティングと同時に可
能な方法により形成することが好ましい。

【００１９】また、高分子層を２層以上の多層構成とす
る場合には、各層を構成する材料の溶解性を鑑み、例え
ば、水溶性と油溶性の樹脂を選択するなどの溶解性の差
を利用したり、コーティングから乾燥までの時間を短く
して、実質的に下層に影響を与えないようにコーティン
グ条件を選定しても良い。コーティングの厚みは、素子
の構造によるが０．０１から１０μｍ、好ましくは０．
０５から０．５μｍが好適である。

【００２０】なお、本発明に係わる高分子ＥＬ素子の製
造方法においては、陽極基板（第一の基板）に高分子層
の一部の層（最上層の表面を第一の圧着面と言う）を形
成し、後述する陰極基板（第二の基板）に残部の層（最
上層の表面を第二の圧着面と言う）を形成する。

【００２１】本発明に係わる金属層を有する陰極基板と
は、金属層の単層か、基板に金属層を積層したものであ
る。

【００２２】金属層には、アルミニウム、銅、ニッケル
などの金属箔を用いることができる。また、必要に応じ
て、フッ化リチウム、アルミナ、ポリメタクリル酸メチ
ル、ポリスチレンスルホン酸ナトリウム、ポリスチレン
などのバッファー層を設けることで発光効率を上げるこ
ともできる。ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレンス
ルホン酸ナトリウムなどの高分子を用いたバッファー層
は、湿式の印刷法を用いることができる。さらには、こ
れら高分子を用いたバッファー層は圧着にも用いること
ができる。また、アルミニウムなどの金属箔にカルシウ
ム、マグネシウム、銀、金などを蒸着またはスパッタリ
ングまたはメッキしたものを用いることもできる。金属
箔の厚みは、１μｍ以下では取り扱いが困難であり、５
μｍ以上が好ましく、さらに箔のピンホールを防止する
ために１５μｍ以上がさらに好ましい。箔のピンホール
を防止することにより素子内部への水分や酸素の侵入を
防止することができ、簡単な構成で素子の寿命を長くす
ることが可能となる。金属箔の裏面には製造時の取り扱
いを容易にするために、ポリエチレンテレフタレート、
ナイロンなどのフィルム状の基材をあらかじめ圧着して
おいても良い。

【００２３】さらに、金属層の表面は外部光の反射を防
止するために表面を中心線平均粗さ（Ｒａ）０．０５〜
１０μｍで加工する。０．０５μｍ以下では反射防止効
果が小さく、１０μｍ以上では、発光にむらが目立って
しまう。目的にもよるが、好ましくは０．０５〜１．０
μｍ、さらに好ましくは０．１〜０．５μｍが好適であ
る。また、金属層の表面が荒れていることにより陰極界
面の接着強度を強くし、圧着時に生じていた陰極のはが
れを防止することもできる。加工法としては、酸、アル
カリ、弗化剤等を用いる化学的方法と、サンドブラスト
法などの物理的方法があげられる。空気に不安定な金属
を陰極に用いる際は、表面処理後速やかに素子を作製す
ることが望ましい。

【００２４】また、マット面を持つ金属箔や表面をマッ
ト処理したフィルム金属を蒸着した蒸着フィルムを陰極
として用いる場合に、前記金属表面の中心線平均粗さ
（Ｒａ）が０．０５〜１０μｍの範囲にあるならば新た
に表面加工をする必要がなくそのまま用いても良い。

【００２５】次に、陰極基板（第二の基板）に高分子層
の残部の層（層の表面を第二の圧着面と言う）を形成す
る。コーティング方法は上記と同様である。

【００２６】そして第一の基板と第二の基板の圧着面を
向かい合わせ、金属ロールまたはゴムロール間で圧着ま
たは熱圧着し、高分子ＥＬ素子を構成する。

【００２７】この際、第一の圧着面と第二の圧着面とな
る層が、同一の材料であり、それらを圧着を行うことに
より、より均一で、強度の高い圧着を比較的容易な条件
で行うことができる。

【００２８】圧着では、高分子ＥＬ素子の結晶化による
劣化を防ぐために圧着面に分子量三万以上の高分子層に
含まれる層を用いることが望ましい。また、この程度の
分子量があれば、湿式方の塗布や印刷に十分な粘度を得
ることができる。さらに、ガラス転移温度７０〜１５０
℃の材料を用い、圧着する事により材料の熱的な劣化を
防ぎ、使用上生じるジュール熱による素子の融解による
劣化を防ぐことができる。ガラス転移温度以上の温度で
圧着を行うわけであるが、ガラス転移点が７０℃以下で
は素子の使用時にガラス転移温度以上になることがあ
り、素子の劣化を引き起こす。また、１５０℃以上の圧
着では、基材からのガスの発生や材料の劣化などにより
素子の性能に影響を与えることがある。

【００２９】高分子発光層での圧着は、膜の形状の変化
による不均一な膜厚のため、発光の均一性を得ることが
難しく、高分子発光層以外での圧着を行うことが望まし
い。そこで、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリビニ
ルカルバゾール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオ
フェン）とポリスチレンスルホン酸との混合物などのあ
る程度導電性の高い導電性高分子層を圧着面に用いた場
合、圧着が不十分であっても、接着部分から電荷が移動
し、結果的に高分子発光層界面に均一に電荷が分布でき
るため、圧着むらの影響を最小限にとどめることができ
る。また、同様な理由から、膜面へのゴミの付着が存在
しても、ある程度はその影響をとどめることができる。

【００３０】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に述べる
が、本発明はこれらに限定されるものではない。

【００３１】（実施例１）以下、図１（高分子層が高分
子発光層の単層）を用いて説明する。ＩＴＯ付きガラス
基板（陽極基板）１上に高分子発光層３として、下記化
学式１で表されるポリ［２−メトキシ−５−（２' −エ
チル−ヘキシロキシ）−１，４−フェニレンビニレン
（Ｐｏｌｙ｛２−ｍｅｔｈｏｘｙ−５−（２' −ｅｔｈ
ｙｌｈｅｘｙｌｏｘｙ）−１，４−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ
ｖｉｎｙｌｅｎｅ｝以下ＭＥＨ−ＰＰＶという）を用
い、スピンコート法により厚み０．０５μｍのコーティ
ングを行った。また、厚さ７５μｍのアルミニウム箔
（陰極基板）４をブラスト研磨することにより中心平均
粗さ（Ｒａ）１μｍを得、０．００１μｍのフッ化リチ
ウム５を真空蒸着により製膜し、さらにＭＥＨ−ＰＰＶ
を用い、スピンコート法により厚み０．０５μｍのコー
ティングを行った。次いで、前記ガラス基板上のＭＥＨ
−ＰＰＶとアルミニウム箔上のＭＥＨ−ＰＰＶとを減圧
下で圧着した。さらに、前記アルミニウム箔とガラス基
板とを紫外線硬化樹脂６により固着させ、図１に示すよ
うな本発明からなる高分子ＥＬ素子を作製した。この高
分子ＥＬ素子に１０Ｖの電圧を印加したところ５０ｃｄ
／ｍ²の発光を得ることができた。

【００３２】

【化１】

【００３３】（実施例２）以下図２（高分子層が高分子
発光層と導電性高分子層の二層）を用いて説明する。Ｉ
ＴＯ付きポリエチレンテレフタレートフィルム基板（陽
極基板）７に正孔注入層である導電性高分子層（第一の
圧着面）８として下記化学式２で示されるようなポリ
（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレ
ンスルホン酸の混合物（以下ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳとい
う）を０．０５μｍ印刷し第一の積層フィルム（第一の
基板）１３を作製した。ポリエチレンテレフタレートフ
ィルム９にアルミ箔（陰極基板）１０をあらかじめラミ
ネートし、塩酸を用いて中心平均粗さ（Ｒａ）０．１μ
ｍに表面加工した。ポリメタクリル酸メチル１１を印刷
し、ついで、ＭＥＨ−ＰＰＶ１２を０．１μｍ印刷し、
さらに導電性高分子層（第二の圧着面）８を０．０５μ
ｍ印刷し第二の積層フィルム（第二の基板）１４を作製
し、前記第一の積層フィルムと８０℃でドライラミネー
トし、図２に示すような本発明からなる高分子ＥＬ素子
を作製した。この高分子ＥＬ素子に５Ｖの電圧を印加し
たところ１００ｃｄ／ｍ²の均一な発光を得ることがで
きた。コントラスト比は１００：１であった。

【００３４】

【化２】

【００３５】（比較例１）実施例２のアルミ箔を中心線
粗さ０．０１μｍのアルミ蒸着フィルムに替え表面加工
を行わないで以下同様に高分子ＥＬ素子を作製した。５
Ｖの電圧印可により１００ｃｄ／ｍ²の発光を得ること
ができたが、コントラスト比は１０：１であった。

【００３６】

【発明の効果】本発明により外部光の反射を防止するこ
とにより高分子ＥＬ素子のコントラストを向上すること
ができた。また、第一の圧着面と第二の圧着面が同一の
材料の層、特に高分子発光層以外の層である導電性高分
子層で圧着を行うことにより、更には、７０〜１５０℃
のガラス転移温度を有する分子量３万以上の高分子材料
の層であることにより均一な発光を示し、より接着強度
の高いＥＬ素子を作製することができた。

【００３７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高分子ＥＬ素子の一実施例を示す説明
図である。

【図２】本発明の高分子ＥＬ素子の他の実施例を示す説
明図である。

【符号の説明】

１・・・ガラス基板２・・・透明導電膜３・・・高分子発光層４・・・フッ化リチウム蒸着層５・・・アルミニウム箔６・・・紫外線硬化樹脂７・・・ＩＴＯ付きポリエチレンテレフタレートフィル
ム８・・・ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ層９・・・ポリエチレンテレフタレートフィルム１０・・・アルミニウム箔１１・・・ポリメタクリル酸メチル層１２・・・ＭＥＨ−ＰＰＶ１３・・・第１の積層フィルム１４・・・第２の積層フィルム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者湊孝夫東京都台東区台東１丁目５番１号凸版印刷株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 AB02 AB15 AB18 CA01 CA06 CB01 CC03 DA01 DB03 EB00 FA01 FA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透明性を有する陽極基板と、金属層を有す
る陰極基板の間に、少なくとも高分子発光層を含む高分
子層が積層された高分子ＥＬ素子であって、金属層の表
面が中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０５〜１０μｍ範囲
であることを特徴とする高分子ＥＬ素子。
【請求項２】透明性を有する陽極基板と、金属層を有す
る陰極基板の間に、少なくとも高分子発光層を含む高分
子層が積層された高分子ＥＬ素子の製造方法であって、
透明性を有する陽極基板上へ前記高分子層の一部の層を
順次積層して第一の圧着面を有する第一の基板を製造す
る工程と、陰極基板の金属層を中心線平均粗さ（Ｒａ）
０．０５〜１０μｍ加工し、陰極基板上へ前記高分子層
の残部の層を順次積層して第二の圧着面を有する第二の
基板を製造する工程と、前記第一の基板の第一の圧着面
と前記第二の基板の第二の圧着面とを圧着させる工程か
らなることを特徴とする高分子ＥＬ素子の製造方法。
【請求項３】第一の圧着面と第二の圧着面となる層が、
同一材料の層であることを特徴とする請求項２に記載の
高分子ＥＬ素子の製造方法。
【請求項４】前記圧着面となる層が、高分子層に含まれ
る高分子発光層以外の層であることを特徴とする請求項
２〜３に記載の高分子ＥＬ素子の製造方法。
【請求項５】前記圧着面となる層が、高分子層に含まれ
る導電性高分子層であることを特徴とする請求項２〜４
に記載の高分子ＥＬ素子の製造方法。
【請求項６】前記圧着面となる層が、７０〜１５０℃の
ガラス転移温度を有する分子量３万以上の高分子材料の
層であることを特徴とする請求項２〜５に記載の高分子
ＥＬ素子の製造方法。